HashMap
概述
HashMap 是一个集合对象，存储key-value类型的数据。内部主要使用哈希表的结构去实现。至于哈希表的的结构我们在此不做详细介绍，可自行脑补。下面的源码基于JDK1.8，由于进行了很多优化，代码会有点复杂。
成员变量
/* ---------------- Fields -------------- */
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
* 保存元素的数组对象
*/
transient Node<K,V>[] table;
/**
* The number of key-value mappings contained in this map.
* 集合中实际的元素个数
*/
transient int size;
/**
* The next size value at which to resize (capacity * load factor).
*
* @serial
*/
// (The javadoc description is true upon serialization.
// Additionally, if the table array has not been allocated, this
// field holds the initial array capacity, or zero signifying
// DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
// 集合所能保存元素个数的最大值，当保存元素的个数超过这个值得时候，会进行扩容操作，一般threshold = tables.length * loadFactor 。其中length为tables的长度，默认为16
int threshold;
/**
* The load factor for the hash table.
* 负载因子 默认是0.75，负载因子大小会影响到threshold的大小，0.75是对空间和时间的平衡选择，建议不要修改。
* @serial
*/
final float loadFactor;
put方法
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
实际调用的putVal方法。
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//首先判断table是否为空，如果为空则进行扩容操作。
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//根据hash值与table取模得到桶的下标，获取值后赋值给p，并且判断是否为空。
//如果为空说明当前位置没有值，既没有发现hash碰撞，新建一个Node插入即可。
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else { //进入这里说明发生了hash碰撞
Node<K,V> e; K k;
//判断hash值和key是否相同，如果相同则直接覆盖就好了。
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//如果key不相同，判断p是否是TreeNode对象（红黑树实现）。
else if (p instanceof TreeNode)
//红黑树插入值
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//key不相同，也不是TreeNode对象（红黑树），说明就是普通的链表，然后会遍历链表。
//并且用binCount 记录链表的长度
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//如果为空说明遍历到链表的末尾了，然后进行链表插入操作，然后退出循环
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//插入完之后判断一下链表的长度是否超过8，如果超过8则会将链表转换成红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
//转换红黑树（红黑树比较复杂，有兴趣的自己研究）
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//在遍历的过程中，发现key值相同的话 直接覆盖。
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//如果不为空，表示遇到相同的key，则覆盖原来的值,并且直接返回。
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
//onlyIfAbsent这个变量表示是否改变原来的值，如果为true是不改变。false则改变，在HashMap中的put方法内部传入的false。
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
//这个方法在HashMap中是个空方法，主要是给LinkedHashMap复写用来调用的，可以不用关注。
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//判断大小是否到了阀值。
if (++size > threshold)
resize();
//这个方法在HashMap中是个空方法，主要是给LinkedHashMap复写用来调用的，可以不用关注。
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
get方法
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
实际调用的getNode方法
/**
* Implements Map.get and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @return the node, or null if none
*/
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
//判断table是否为空，以及根据hash值取得对应的Node对象，并且赋值给first。
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
//如果hash和key都相同，则说明找到了直接返回first
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
//如果key不相同，则在红黑树或者链表中查找
if ((e = first.next) != null) {
//在红黑树中查找
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
//遍历链表查找
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
hash方法
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
我们put或者get的时候都会通过hash方法获取key对应的哈希值。当key为空的时候直接返回0，这样后面就无需再判读key是否为空，按照正常的hash处理就可以了。当key不为空是首先调用key自己的hashCode方法然后在进行移位运算。至于为什么这样做是处于多方面的考虑，比如速度，功效，质量等。
resize方法
这个方法是比较重要的方法，主要用来初始化和扩容HashMap
/**
* Initializes or doubles table size. If null, allocates in
* accord with initial capacity target held in field threshold.
* Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
* elements from each bin must either stay at same index, or move
* with a power of two offset in the new table.
*
* @return the table
*/
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
//如果超过最大容量，则不扩容。
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//没有则扩充为原来的2倍。
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
//计算新的resize的阀门
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
//把每个Node对象放入到新的tables中去
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
//没有hash碰撞的元素处理
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
//红黑树元素处理
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else {
// preserve order 链表元素处理 没怎么看懂
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}